Manual do Professor para o Tutorial Fly Higher 1

Aviões no Ar: Como voam os Humanos

Versão piloto: Fevereiro 2014

Manual do Professor para o tutorial “Aviões no Ar: Como voam os Humanos”

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Sobre este documento

Este documento faz parte do primeiro Tutorial do Projeto Fly Higher “AVIÕES NO AR: COMO

VOAM OS HUMANOS”, servindo de apoio ao ficheiro PowerPoint. Tem como objetivo

proporcionar aos estudantes uma perceção sobre o segredo do voo humano e uma

compreensão simples dos princípios científicos envolvidos.

Autor(es)

David Quince, Professor Assistente em Aeronáutica, Coventry University.

Editor: John Fairhurst, Associação Europeia de Diretores Escolares

Isenção de Responsabilidade

Os pontos de vista expressos nesta publicação pertencem aos autores e não refletem

necessariamente o ponto de vista da Comissão Europeia sobre o assunto.

Manual do Professor para o tutorial “Aviões no Ar: Como voam os Humanos”

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Índice Sumário do Tutorial ...................................................................................................................... 4

Estrutura da Lição......................................................................................................................... 5

PowerPoint – Notas Adicionais ..................................................................................................... 6

Slide 1 ................................................................................................................................................... 6

Slide 2: Fase 1 Atividade Inicial ............................................................................................................ 6

Slide 3 ................................................................................................................................................... 7

Slide 4: Atividade Principal – o desenvolvimento do voo humano ..................................................... 7

Slide 5 ................................................................................................................................................... 7

Slide 6 ................................................................................................................................................... 8

Slide 7 ................................................................................................................................................... 8

Slide 8 ................................................................................................................................................... 9

Slide 9 ................................................................................................................................................... 9

Slide 10................................................................................................................................................. 9

Slide 11................................................................................................................................................. 9

Slide 12............................................................................................................................................... 10

Slide 13: Fase 3 – Sumário e Conclusão ............................................................................................. 10

Slide 14............................................................................................................................................... 10

Materiais Adicionais ................................................................................................................... 11

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Sumário do Tutorial

Faixa Etária:

O tutorial é concebido para estudantes dos 12 aos 16 anos.

Duração:

Para discussão completa: 50 +minutos

Mínimo possível: 35 minutos

(Os tempos sugeridos são indicativos e variáveis. Pretende-se que os professores giram os

recursos com flexibilidade, mediante as próprias circunstâncias.)

Materiais Necessários:

Computador e tela de projeção na sala

Peso na mesa

Balão Pequeno

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Estrutura da Lição

Introdução (Slide 1) Apresentação dos Objetivos (1 min)

Identificação da imagem de um avião (1-3 min)

Fase 1. Os Pássaros e as Abelhas (Slides 2 – 4) Atividade Inicial: Voo na Natureza – discussões em grupo – Vídeo 1, primeiras tentativas (3 - 5 min)

Brainstorming: (O Vídeo 2 é apenas para ser utilizado como pano de fundo) (3 - 6 min)

Fase 2. Os Humanos e o Voo (Slides 5 – 12) Primeiro Voo Humano – balões – Vídeo 3, segundas tentativas (3 - 5 min)

Irmãos Wright – Vídeo 4 (3 min)

Aviões Modernos – factos e números (2 - 5 min)

Pessoas na Aviação (Slide opcional e discussão de grupo) (4 - 6 min)

O que mantém os aviões no ar? – Com o vídeo 5, o professor orienta a discussão: Newton III; balão (8 – 12

min)

Fase 3. Sumário e Fim (Slides 13 - 14) Recapitulação – Vídeo final 6 (2 - 3 mins)

Todas as durações são aproximadas, devendo servir como um guia. Obviamente, as discussões durante a

formação podem ser encurtadas ou desenvolvidas em maior profundidade, especialmente se os alunos

trabalharem em pequenos grupos antes de uma discussão mais ampla. O programa pode ser prolongado se o

professor apresentar alguns detalhes fornecidos neste Manual do Professor.

Seguindo os tempos mínimos sugeridos aqui teríamos uma formação de 35 minutos. Se preferir explorar algumas

atividades adicionais, a aula deverá demorar cerca de 50 a 55 minutos.

Os materiais adicionais podem ser utilizados para aumentar a duração ou podem ser definidos como trabalhos de

casa. Esperamos que considere também utilizar as competições do Fly Higher como materiais adicionais. Visite

http://www.flyhigher.eu.

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PowerPoint – Notas Adicionais

Slide 1 Dependendo do contexto e capacidade dos formandos, pode primeiro testá-los informalmente, para

perceber que experiências têm em termos de voo, o seu nível de interesse em aviões e se são ou não

capazes de reconhecer qualquer um dos três aviões apresentados.

Foto principal no centro: Airbus 350 - avião de passageiros, o mais novo Airbus Europeu (primeiro

voo de teste em junho de 2013). Trata-se de uma inovação para a Airbus: Apesar do aumento no

número de passageiros - até 450 pessoas - é construído com materiais novos e mais leves e possui

motores mais eficientes, permitindo que os custos de funcionamento suportados pelas companhias

aéreas sejam reduzidos. (Principal rival da Airbus - Boeing nos EUA - lançaram recentemente o seu

Dreamliner, que é também bastante inovador e com aspeto futurista.)

Imagem esquerda inferior: Concorde. O primeiro avião supersónico (mais rápido que o som) de

passageiros, concebido e construído na década de 60 em resultado de uma colaboração franco-

britânica. Voa a uma velocidade mais rápida que a do som, mais especificamente 1236 km por hora

(768 mph), ou cerca de um quilómetro em três segundos e aproximadamente uma milha em cinco

segundos. O Concorde poderia atravessar o Atlântico, desde Paris a Nova Iorque - cerca de 5000 km

(+ de 3000 milhas) em cerca de 3 horas. Devido à diferença de fuso horário de seis horas, os

passageiros chegariam a Nova Iorque três horas antes de saírem de Paris!

Imagem no canto inferior direito: Harrier Jump-jet. Avião de Caça da Marinha - notável pela sua

capacidade de decolagem vertical, o que o tornou no avião perfeito para um porta-aviões e para

muitas situações “fora-do-comum” como por exemplo em campo de batalha, onde não há nenhuma

pista de aterragem/decolagem.

Slide 2: Fase 1 Atividade Inicial Utilize este slide como pano de fundo para pedir aos formandos para citar alguns seres vivos que

voam e o que têm em comum. (Asas e peso limitado - embora algumas aves maiores sejam pesadas,

todas têm uma estrutura óssea leve e plumagem extensa que faz parecer os seus corpos maiores do

que o que realmente são).

Alguns “contraexemplos”: Nem todos os insetos voam. Na verdade, a maioria, como os insetos

encontrados frequentemente em casa (besouros, por exemplo) não voam. As formigas aparecem em

duas versões, voadoras e terrestres. Nem todas as aves voam. Atualmente existem cerca de

quarenta espécies de aves não- voadoras. As mais conhecidas são a avestruz, a ema, o kiwi e o

pinguim. A Wikipedia apresenta uma extensa lista.

Os mamíferos (como nós) geralmente não voam. As nossas estruturas ósseas são muito pesadas e

não temos asas! Os morcegos são uma exceção. Alguns mamíferos que vivem em árvores, esquilos

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asiáticos por exemplo, têm membros alados (em forma de asa quando estendidos, como as asas de

um morcego), o que lhes permite planar, alargando assim a distância que conseguem fazer ao saltar

entre ramos. No entanto, não conseguem levantar voo a partir do chão.

Slide 3 Na natureza, vemos que pássaros e insetos voadores têm asas em vez de braços e aplicam um

movimento de bater asas de modo a conseguir voar.

Apresentação do vídeo “As tentativas de voo humano” com duração de 1 minuto e 2 segundos

(1:02), que demonstra como as tentativas de voar do homem nunca correram bem.

A turma pode ser convidada a investigar este assunto em maior profundidade; existem vários vídeos

como este no YouTube. Alguns terminam tragicamente. É incrível o quão longe as pessoas foram

para testar as suas teorias - um homem chegou mesmo a acreditar que as suas “asas” lhe permitiam

saltar do topo da Torre Eiffel! (Como se tratava efetivamente de um suicídio filmado nós não o

incluímos propositadamente).

Slide 4: Atividade Principal – o desenvolvimento do voo humano

Comece por convidar os alunos a pensar sobre como as pessoas voam - mas de forma segura, de

forma controlada: voar é não cair!

Clique no link na caixa. Apresenta um vídeo mudo de 05:34 de um pássaro a bater as asas em

camara lenta. Provavelmente vai querer encurtá-lo, é simplesmente um pano de fundo para a

atividade. Enquanto o filme é apresentado, realize uma atividade de brainstorming em torno da

pergunta feita no slide, e depois convide a turma a partilhar as suas ideias.

Possível extensão (i) Encontre ou tire fotografias das várias formas que o homem tem posto em prática

para voar; Possível extensão (ii) faça uma colagem para exposição na sala de aula; Possível extensão (ii)

Desenhe ou tire fotografias de todas - algumas ou apenas uma - dessas muitas formas de voo humano e

participe numa das competições Fly Higher. Para mais informações, consulte http://www.flyhigher.eu.

Slide 5 Após o brainstorming, identifique que balões foram as primeiras máquinas voadoras, desenvolvidas

principalmente pelos franceses, pelo menos no início. O balão, é claro, não está relacionado com o

movimento de bater as asas das aves. Os balões estavam à mercê dos ventos e, nesta altura, não

eram controláveis.

Pergunte aos alunos se sabem exatamente o que é um balão de ar quente e se já estiveram em

algum. Como é conseguido o voo? À medida que o ar do balão é aquecido, expande-se e assim é

menos denso - ou seja, menos pesado - do que o ar à sua volta, de modo a causar uma pressão para

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cima, à medida que o ar quente tenta subir. Se o balão for grande o suficiente, este "levantar" pode

ser suficiente para elevar o peso de várias pessoas do chão.

As turmas de alunos mais velhos podem ter conhecimento sobre balões a hélio e hidrogénio, que

são preenchidos com gás mais leve que o ar. Na década de 1920 e 1930, as aeronaves utilizaram este

princípio para as levantar e motores para se moverem. No entanto, utilizaram principalmente

hidrogénio, que é um gás altamente explosivo - o desastre de Hindenburg, em 1937 (quando toda a

aeronave incendiou, quando ia a aterrar nos EUA após ter atravessado o Atlântico, partindo da

Alemanha) destruiu a confiança na utilização deste tipo de balões, até porque toda a tragédia foi

filmada e amplamente divulgada.

Outras ideias, além de balões e dirigíveis, podem incluir: planadores, asa-delta, paraquedas,

parapente, helicópteros, foguetes espaciais...

Possível extensão (i) Encontrar fotografias de todas estas formas de voo humano e criar uma

colagem para apresentar; Possível extensão (ii) Encontrar fotografias de todas estas formas de

voo humano e criar uma colagem para participação numa das Competições do Fly Higher. Para

mais informação, visitar http://www.flyhigher.eu.

Slide 6 SLIDE OPCIONAL- Para aulas mais curtas, ignore este slide.

Clique no vídeo (00:37) na caixa vermelha: É a apresentação de algumas tentativas mais antigas de

sucesso e vários tipos de máquinas voadoras. Começava-se a pensar para além da ideia de “bater

asas”.

Slide 7 Dadas as diferentes tentativas falhadas (e algumas vezes fatais), o primeiro voo seguro com uma

máquina foi uma conquista importante. De enfatizar que o crédito para esta realização é atribuído

aos irmãos Wright, Wilbur e Orville, e à sua "máquina voadora ", Kitty Hawk.

Reproduza o vídeo do primeiro voo (00:33). É um filme mudo (o primeiro vídeo com som só

apareceria 26 anos mais tarde).

Os irmãos, Orville e Wilbur, estavam no negócio das bicicletas na Carolina do Norte nos Estados

Unidos, mas tornaram-se obcecados com a realização do voo. Extensão possível: os alunos podem

investigar sobre os irmãos Wright, quem eram, de onde vieram e as suas várias experiências antes

de alcançado o primeiro voo. A sua descoberta mais importante foi que as asas não têm que bater

para que o avião se eleve – têm de ser rígidas, com uma forma muito particular e têm de ser

empurradas pelo ar a grande velocidade, mais rápido que um homem a correr (então algum tipo de

motor é necessário). Os aviões atuais funcionam segundo os mesmos princípios.

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Slide 8 Repare no quanto evoluímos em apenas 110 anos! Na verdade, os desenvolvimentos mais recentes foram ao

nível da obtenção de materiais mais leves, motores a combustível mais eficientes e segurança. Demoramos

apenas 60 anos a passar do Kitty Hawk dos irmãos Wright para o supersónico Concorde - e apenas alguns

anos mais para chegarmos à lua! Vamos agora focar-nos na aeronave moderna. O Airbus Europeu é apenas

um exemplo.

Slide 9 Enfatize algumas das estatísticas mais assinaláveis do Airbus (o seu peso e capacidade de combustível, por

exemplo). Outros factos não presentes no slide:

O Lockheed-Martin Blackbird (que é um avião espião) pode voar a 2.145 Mph ou 3.452 km/h. Ou

seja, é 36 vezes mais rápido que um carro na autoestrada ou mais de 3 vezes mais rápido que o som!

O foguetão Saturn 5 americano, que levou humanos à Lua, tem mais de 110 metros de altura, o

equivalente a cerca de 10 autocarros de dois andares; pesa 2.800.000 kg e voa um pouco abaixo de

25.000 mph ou 40.000 Km/h, uma vez no espaço. Isto é 36 vezes mais rápido que uma bala!

Possível extensão: Os alunos podem escolher um avião conhecido ou um no qual tenham viajado (mas não

o Airbus A380), procurar uma imagem e escrever “Factos e Números Incríveis” sobre esse avião.

Alternativamente desafie-os a realizar esta atividade para o Boeing “Dream Liner”, um avião bastante

recente.

Slide 10 A Boeing é o maior fabricante de aviões do mundo. Provavelmente, o seu "Jumbo Jet" (o 747, não esta

versão menor - 737) é o mais famoso.

Slide 11 SLIDE OPCIONAL: se tiver pouco tempo, ignore este slide.

As estimativas variam, mas estima-se que a população humana da Terra seja de cerca de 6 biliões.

Portanto, um número correspondente a quase metade da população viajou de avião em 2011.

Embora, obviamente, algumas pessoas viajem várias vezes.

ATIVIDADE OPCIONAL: Se o tempo permitir, pode querer que os alunos discutam quem faria maior

uso do transporte aéreo e que empregos existem na indústria para tornar isso possível.

Alternativamente pode definir esta tarefa como uma atividade fora da aula (para trabalho de

casa), ou utilizá-la como uma atividade introdutória para a lição 2.

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Slide 12 Tenha em atenção que este filme é uma adaptação da obra do MIT - Massachusetts Institute of

Technology, uma das mais respeitadas universidades nos Estados Unidos.

Apresente o vídeo na íntegra. (3:32). (Também pode querer chamar a atenção sobre a utilização do

Inglês Americano "Airplane", e não a versão do Inglês europeu "Aeroplane").

W = mg. (Peso = massa x aceleração da gravidade). Para os alunos mais velhos pode explicar-se esta

fórmula, esclarecendo que é uma variação da Segunda Lei de Newton.

Terceira Lei de Newton ("Para cada ação há uma reação igual e oposta") pode ser demonstrada

simplesmente por um peso numa mesa: o peso pressiona claramente a mesa - mas à medida que

permanece lá completamente imóvel, a mesa pressiona o peso no sentido ascendente, de modo a

obter equilíbrio. Se as crianças não entenderem, peça-lhes para fingirem que são a mesa e

segurarem o peso numa mão estendida!

Slide 13: Fase 3 – Sumário e Conclusão Este slide é um simples resumo dos pontos-chave e uma recapitulação. Nesta parte pode aproveitar para:

Possível Extensão: (Mais relevante para alunos mais velhos ou da área científica). Os alunos

escrevem um resumo sobre "O que mantém um avião no ar?" enfatizando o que aprenderam hoje.

Slide 14

Vídeo final – retirado do Farnborough Airshow 2012, o espetáculo aéreo mais importante no Reino

Unido.

Os aviões são usados para transportar todos os tipos de coisas - não apenas passageiros. O

transporte de carga e militar também é muito importante.

O helicóptero é um pouco diferente de um avião de duas asas - mas as suas hélices atingem elevação

da mesma forma que as asas do avião. Os Helicópteros serão abordados noutro tutorial.

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Materiais Adicionais

Dentro ou fora da aula

Sopa de Letras

As duas sopas de letras que se seguem podem ser usadas de duas formas: com as palavras-chave listadas como

pistas ou sem essas palavras-chave. Podem ser utilizadas para prolongar a formação ou definidas como trabalho

de casa. Todas as palavras devem ter sido utilizadas na apresentação PowerPoint. As sopas de letras são

apresentadas num formato fácil de copiar (próxima secção). Todos os direitos de autor estão assegurados para

utilização educacional.

A Sopa de Letras 1 é de um nível mais acessível, mesmo sem as pistas. Todas as palavras são exibidas

vertical ou horizontalmente.

A Sopa de Letras 2 com as pistas é um pouco mais difícil; sem as pistas é bastante difícil! Uma série de

palavras estão escritas numa linha diagonal, ou da esquerda para a direita em linha reta, mas algumas

palavras mais simples estão apresentadas da direita para a esquerda.

Várias atividades extra já foram mencionadas ao longo da aula. Naturalmente, estas atividades também podem

ser usadas como trabalho de casa:

Após a sessão de Brainstorming (Slide 4): Possível Extensão (i) Encontre ou tire fotografias das várias formas de voo humano e faça uma

colagem para uma exposição; (ii) Desenhe ou tire fotografias de todas, algumas ou apenas uma -

destas muitas formas de voo humano e participe numa das duas Competições Fly Higher. Para

mais informações, consulte http://www.flyhigher.eu

Após o vídeo do primeiro voo dos Irmãos Wright (Slide 7):

Possível Extensão: pedir aos alunos para pesquisarem sobre os irmãos Wright, quem

foram, de onde vieram e as suas várias experiências até conseguirem o primeiro voo.

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Após a estatística do Airbus A380 (Slide 9)

Extensão Possível: Os formandos podem escolher um avião conhecido ou um no qual

tenham viajado (mas não o Airbus A380) e procurar uma imagem adequada,

escrevendo “Factos e Números Incríveis” sobre esse avião. Alternativamente, desafie-

os a realizar esta atividade para o Boeing “Dream Liner”, um avião bastante recente.

Após a discussão sobre quem viaja por via aérea e quem trabalha na indústria

(Slide 11)

Extensão Possível: Pedir aos formandos para escrever (ou preparar uma discussão

futura) sobre quais os tipos de pessoas que mais utilizam o transporte aéreo e que

empregos são necessários na indústria para tornar isto possível.

Após o vídeo e discussão sobre a ciência por detrás do voo e recapitulação (Slides 12/13)

Extensão possível: (Mais relevante para os alunos mais velhos ou da área científica). Os formandos

escrevem o seu próprio resumo sobre "O que mantém um avião no ar?" destacando a informação

tiveram acesso hoje.

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SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 1a

Procura dez palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha. As palavras são:

Airbus

Balão

Boeing

Concorde

Arrasto

Gravidade

Jumpjet

Elevação

Impulso

Asas

A F B A L A O H L D

I E L E V A C A O B

R C O N C O R D E O

B K L C H H H A A E

U J U M P J E T S I

S I M P U L S O A N

G A R R A S T O S G

G R A V I D A D E A

Explica o significado de cada palavra à medida que a encontras.

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SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 1b

Encontra dez palavras relacionadas coma aeronáutica escondidas nesta grelha

A F B A L A O H L D H D J

I E L E V A C A O B T J E

R C O N C O R D E O D H S

B K L C H H H A V E W T J

U J U M P J E T S I D J A

S I M P U L S O A N G S Y

G A R R A S T O S G A R U

E D A D I V A R G S G R Y

Explica o significado de cada palavra à medida que a encontras.

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SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 2a Encontra dezassete palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha. As letras estão

apresentadas na vertical, horizontal ou diagonal.

Ar

Airbus

Balão

Boeing

Concorde

Arrasto

Motor

Gravidade

Harrier

Jato

Kittyhawk

Elevação

Supersónico

Impulso

Peso

Asas

Wright

I M P U L S O F H A R R I E R

U K D V A E L E V A C A O J S

D G G J R L T S A W A A D S U

C O N C O R D E R R I S L G P

K D A S P E S O R I R A J L E

K H K F S S R G A G B S A L R

P U T R E W Q G S H U H T B S

A S B A L A O D T T S D O O O

F F G G H J L P O P Y R E E N

S S D F G W M O T O R W E I I

S G R A V I D A D E J K L N C

G K I T T Y H A W K J K L G O

Explica o significado de cada palavra à medida que a encontras.

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SOPA DE LETRAS SOBRE AERONÁUTICA 2b

Encontra dezassete palavras relacionadas com a aeronáutica escondidas nesta grelha.

As letras estão apresentadas na vertical, horizontal ou diagonal.

I M P U L S O J H A R R I E R

F R T Y A E L E V A C S O J S

Q W E R R T Y U A W A I O P U

E D R O C N O C R R I A S D P

F F G A P E S O R I R H J L E

C V S B N M P O A G B I U J R

Y A T R R E W L S H U K A B S

S J B A L A O J T T S T J O O

H P O I U Y T R O E O E W E N

B N M P T R M O T O R E W I I

V G R A V I D A D E E C X N C

C K I T T Y H A W K Z Z X G O

Explica o significado de cada palavra à medida que a encontras.

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Respostas

SOPA DE LETRAS 1

A B A L A O

I E L E V A C A O B

R C O N C O R D E O

B A E

U J U M P J E T S I

S I M P U L S O A N

A R R A S T O S G

G R A V I D A D E

SOPA DE LETRAS 2

I M P U L S O H A R R I E R

A E L E V A C A O S

R A W A A U

C O N C O R D E R R I S P

P E S O R I R A J E

A G B S A R

S H U T B S

B A L A O T T S O O O

O E N

M O T O R I I

G R A V I D A D E N C

K I T T Y H A W K G O

18